(57)【要約】  【課題】  プロジェクション表示装置では、光路中に設置したアパーチャを開閉させることにより、表示画像のコントラスト比や明暗を増減させ、中間スケールの色合いの深みを調整している。ここで、アパーチャを光路中で閉じた状態のまま放置すると、光源からの光がアパーチャに当たり続けて熱的ダメージを追うおそれがある。従来はこれを渦巻きばねでアパーチャを開く力を付勢して光がアパーチャに当たり続けないように制御していたが、生産性等を考慮すると好ましい構成とは言えない。  【解決手段】  光路を通過する光量を調整するアパーチャと、アパーチャを開閉するためのコイルと、アパーチャを開閉する力を付勢し、また、コイルへ電流を通電する導電性の弾性体と、を備える。  【選択図】  図１
2007033952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路を通過する光量を調整するアパーチャと、
前記アパーチャを開閉するためのコイルと、
前記アパーチャを開閉する力を付勢し、また、前記コイルへ電流を通電する導電性の弾性体と、を備えることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のアパーチャ駆動装置において、
前記弾性体は、前記コイルに電流を入力する第１の弾性体と、前記コイルからの電流を出力する第２の弾性体とからなることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記第１の弾性体の一端は前記コイルと接続され、他の一端は前記コイルに電流を供給する回路と接続されており、
前記第２の弾性体の一端は前記コイルと接続され、他の一端は前記コイルに電流を供給する回路と接続されていることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項４】
請求項２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記第１の弾性体と前記第２の弾性体は、前記アパーチャを開く力を付勢することを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項５】
請求項２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記第１の弾性体と前記第２の弾性体は、それぞれ導電性のばねであることを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項６】
請求項２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、
前記アパーチャが開かれたとき、前記アパーチャには光路の光が当たらないことを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項７】
請求項２記載のアパーチャ駆動装置において、
前記アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、
前記アパーチャが閉じられたとき、前記アパーチャは光路中に挿入されて通過する光量を制限することを特徴とするアパーチャ駆動装置。
【請求項８】
光源から出射された光を通過させるレンズユニットにおいて、
光源から出射された光を入光する第１のレンズと、
前記第１のユニットを通過した光を外部に出光する第２のレンズと、
請求項１から７の何れか記載のアパーチャ駆動装置と、を備えることを特徴とするレンズユニット。
【請求項９】
請求項８記載のレンズユニットにおいて、
前記アパーチャ駆動装置は、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間の光路中に配置され、光路を通過する光量を調整することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１０】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を通過させるレンズユニットと、
前記レンズユニットを通過する光量を調整する請求項１から７の何れか記載のアパーチャ駆動装置と、を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の映像表示装置は、リアプロジェクション装置又はフロントプロジェクション装置であることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アパーチャ駆動装置、これを搭載したレンズユニット及び映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション表示装置の光路中にアパーチャを挿入して光量を調整する技術が特許文献１（特開２００２−２３２６６号公報）に開示されている。
【０００３】
また、プロジェクション表示装置の表示画像のコントラスト比を増加させ、表示画像の明暗を強調させ、中間スケールの色合いの深みを増加させる手段として、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路に飛び込ませて、ダイナミックに光量を変動させる技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロジェクション表示装置では、光路中に設置したアパーチャを開閉させることにより、表示画像のコントラスト比や明暗を増減させ、中間スケールの色合いの深みを調整している。ここで、アパーチャを光路中で閉じた状態のまま放置すると、光源からの光がアパーチャに当たり続けて熱的ダメージを追うおそれがある。これを防ぐため、アパーチャの駆動装置に信号が入力されていない場合には、アパーチャが自動的に開くような工夫がなされている。
【０００６】
具体的には、図７〜９に示すように、渦巻きばね７の弾性でアパーチャ１が完全に開く位置にアーム３が傾けることでセーフティゾーンに復帰させ、プロジェクターの光量を絞らないような工夫がなされていた。また、アパーチャの駆動に用いるボイスコイル４と、アパーチャの駆動を制御するＳＥＲＶＯ回路との間の導通のためにフレキシブル基板５を用いられていた。
【０００７】
しかしながら、フレキシブル基板は高価でかつアーム３に回転端を取り付ける時の作業性が非常に悪い。また、フレキシブル基板は高価でかつアームに回転端を取り付ける時の作業性が非常に悪い。フレキシブル基板のボイスコイル側回転端をアームに取り付ける方法としては、アームの回転軸付近の空きスペースに、接着剤で直接接着するか、あるいは両面テープで巻き付けるように固定するかの手段があるが、取り付け部には常に高温でねじりモーメントが加わる環境であり、剥離等が生じる可能性もある。
【０００８】
また、組立て作業性について、フレキシブル基板をアームに巻き付けて接着する場合、接着剤が完全に硬化するまでの期間、剛性のあるフレキシブル基板を保持し続ける必要があること、また、接着硬化後にフレキシブル基板のランドにボイスコイルの始端および終端を断線させないようにはんだ付け作業を行うことは、熟練作業者の手作業に頼らざるを得ないことが挙げられ、工数低減が困難で生産性が悪い。
【０００９】
本発明はこのような背景に顧みてなされたものであり、信頼性の高いアパーチャ駆動装置、レンズユニット、映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、光路を通過する光量を調整するアパーチャと、アパーチャを開閉するためのコイルと、アパーチャを開閉する力を付勢し、また、コイルへ電流を通電する導電性の弾性体と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信頼性の高いアパーチャ駆動装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態では、フロントプロジェクター、リアプロジェクションＴＶ等の表示装置のコントラストを改善するため、プロジェクターの光量を機械的に調整するように開閉するアパーチャの駆動装置を一例として説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、対比のため従来のアパーチャ駆動装置について説明する。図７〜９は従来のアパーチャ駆動装置を示す図であり、図７がその正面図、図８がその正面透視図、図９がその上面図である。また、図４はそのアパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクションレンズユニットの断面図である。
【００１４】
図７および図８および図９に示す従来のアパーチャ駆動装置において、符号１はプロジェクターの光量をダイナミックに絞りこむアパーチャであり、このアパーチャ１はピボット２を回転軸としたアーム３に、ボイスコイル４と対称的に配置されている。
【００１５】
ボイスコイル４の始端４ａおよび終端４ｂは、フレキシブル基板５に直接はんだ付け接続され、フレキシブル基板５の反対側は、Ｉ／Ｏコネクタ６が取り付けられてアパーチャ駆動を制御するＳＥＲＶＯ回路へと接続される。なお、フレキシブル基板５のボイスコイル側回転端は、アーム３の回転軸付近の空きスペースに、接着剤１２かあるいは両面テープで巻き付けるように固定され、ボイスコイル４とともにアーム３の動きに連動している。
【００１６】
ここで、アパーチャ駆動装置への信号未入力時に、プロジェクションレンズユニット１３内に位置するアパーチャ１が完全に開き、セーフティゾーンに復帰させ、プロジェクターの光量を絞らないようにして、アパーチャ１への熱的ダメージを防ぐ必要がある。
【００１７】
従来のアパーチャ駆動装置では、信号未入力時、渦巻きばね７の弾性でアパーチャ１が完全に開く位置にアーム３が傾き、ガイドピン８と接触して停止している。
【００１８】
ボイスコイル４は、半分がＮ極で残り半分がＳ極に着磁された略扇形の永久磁石９ａと、対向する略扇形の永久磁石９ｂの間のフィールドに配置され、永久磁石９ａおよび９ｂは、炭素鋼に代表される磁性体材料からなるヨーク１０ａおよび１０ｂに各々貼り付けられ、そのヨーク１０ａおよび１０ｂは対向して突き合わされ、閉磁路を形成している。
【００１９】
ＳＥＲＶＯ回路からＩ／Ｏコネクタ６とフレキシブル基板５を介し、ボイスコイル４に電流を供給するとボイスコイル４に磁界が発生し、永久磁石９ａおよび９ｂとヨーク１０ａおよび１０ｂからなるフィールドと作用し、アパーチャ１が取り付けられたアーム３がピボット２を回転軸として、振り子の如く振幅する。
【００２０】
信号未入力時には、プロジェクションレンズユニット１３内に位置するアパーチャ１が完全に開いたセーフティゾーンへ機械的に復帰し、信号入力時にはアパーチャ１が図７のθに示す範囲内で、画像フレームと同期した周期で振り子運動を繰り返す。
【００２１】
アーム３の位置は常にセンサ１１により検出し、その位置情報をＳＥＲＶＯ回路にフィードバックして、ボイスコイル４に供給する電流量を制御し、アーム３の振幅位置の制御を行っている。
【００２２】
このように構成されたアパーチャ駆動装置は、図４に示すプロジェクションレンズユニット１３に搭載され、そのユニットは図５に示すフロントプロジェクター、あるいは図６に示すリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションに搭載され画像のシステム制御が行われる。
【００２３】
投射する画像フレーム情報の明暗レベルを、フレーム毎に光学エンジンの画像処理部が演算処理を行い絞り量を決定し、ＳＥＲＶＯ回路からボイスコイル４に電流を供給し、アーム３が傾くとともにアパーチャ１がプロジェクションレンズユニット１３の中を通る光路１６に飛び込み、前述で決定された絞り量に応じて投射光量を絞り、画像のコントラスト比を増加させる動作を行う。
【００２４】
ランプ光源１４が発する光量を一定にして、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路１６に飛び込ませてダイナミックに光量を変動させることによって、表示画像の明暗をより一層強調させ、特に中間スケールの色合いの深みを増加させる効果が得られる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態を図１、２を用いて説明する。図１は本実施の形態に係るアパーチャ駆動装置の正面図、図２はその正面透視図の一例を示す図である。
【００２６】
符号１はプロジェクターの光量をダイナミックに絞りこむアパーチャであり、このアパーチャ１はピボット２を回転軸とした、非磁性体で構成されるアーム３に、ボイスコイル４と対称的に配置されている。
【００２７】
ボイスコイル４の始端４ａおよび終端４ｂは、アーム３に固定された端子２０ａおよび２０ｂに接続することにより、アーム３を可動させても始端４ａおよび終端４ｂの電線には応力が加わらず、断線等の信頼性上の問題を解決出来る。また、ボイスコイル４の始端４ａおよび終端４ｂは、アーム３に固定された端子２０ａおよび２０ｂに接続するため、作業のしやすさが格段と向上する。
【００２８】
一方、固定端側はアパーチャ駆動装置の外板２１に、ＳＥＲＶＯ回路へと接続するＩ／Ｏコネクタ６と、そのＩ／Ｏコネクタ６へと接続する端子２２ａおよび２２ｂが保持固定されている。
【００２９】
回転端と固定端のモーメントの差を吸収し、機械的かつ電気的に接続するため２本の導電性のばね２３ａおよび２３ｂで、端子２０ａと端子２２ａ間、および端子２０ｂと端子２２ｂ間を接続し、導通を図っている。
【００３０】
各々の端子とばねとの接点は、ばねの弾性を利用してフックを接触させるだけでも電気的な導通は得られるが、ばねの接点部分をはんだ付けする事により、接点腐食や磨耗を低減することが可能である。なお、導電性のばね材料としては、銅合金等の電気抵抗の少ない材料が適している。
【００３１】
実施例１では、２本のばね２３ａおよび２３ｂをコイルばね形状として、アパーチャ１が完全に開くようにアーム３が傾く方向へ、弾性が加わるように回転軸を境とした片側の範囲に２本のばねを配置した。
【００３２】
信号未入力時、前述の導通を兼ねた２本のばね２３ａおよび２３ｂの弾性で、アパーチャ１が完全に開く位置までアーム３が傾き、ガイドピン８と接触して停止している。
【００３３】
ボイスコイル４は、半分がＮ極で残り半分がＳ極に着磁された略扇形の永久磁石９ａと、対向する略扇形の永久磁石９ｂの間のフィールドに配置され、永久磁石９ａおよび９ｂは、炭素鋼に代表される磁性体材料からなるヨーク１０ａおよび１０ｂに各々貼り付けられ、そのヨーク１０ａおよび１０ｂは対向して突き合わされ、閉磁路を形成している。
【００３４】
ＳＥＲＶＯ回路からＩ／Ｏコネクタ６と２本のばね２３ａおよび２３ｂを介し、ボイスコイル４に電流を供給するとボイスコイル４に磁界が発生し、永久磁石９ａおよび９ｂとヨーク１０ａおよび１０ｂからなるフィールドと作用し、アパーチャ１が取り付けられたアーム３がピボット２を回転軸として振り子の如く振幅する。
【００３５】
信号未入力時には、プロジェクションレンズユニット１３内に位置するアパーチャ１が完全に開いたセーフティゾーンへ機械的に復帰し、信号入力時には、アパーチャ１が図１のθに示す範囲内で、画像フレームと同期した周期で振り子運動を繰り返す。
【００３６】
アーム３の位置は常にセンサ１１により検出し、その位置情報をＳＥＲＶＯ回路にフィードバックしてボイスコイル４に供給する電流量を制御し、アーム３の振幅位置の制御を行っている。
【００３７】
以上のように、アパーチャ駆動装置は、アパーチャを開閉するためのコイルと、アパーチャを開閉する力を付勢し、また、コイルへ電流を通電する導電性の弾性体と、を備えている。この弾性体は、コイルに電流を入力する第１の弾性体と、コイルからの電流を出力する第２の弾性体を備えており、弾性体の一端はコイルと接続され、他の一端はコイルに電流を供給する回路と接続されており、第２の弾性体の一端はコイルと接続され、他の一端はコイルに電流を供給する回路と接続されている。この第１の弾性体と第２の弾性体は、それぞれ導電性のコイルばねである。
【００３８】
また、アパーチャは、回転軸を中心として回転することにより開閉され、アパーチャが開かれたとき、アパーチャには光路の光が当たらず、一方、アパーチャが閉じられたとき、アパーチャは光路中に挿入されて通過する光量を制限する。
【００３９】
このように構成されたアパーチャ駆動装置は、図４に示すプロジェクションレンズユニット１３に搭載され、そのユニットは図５に示すフロントプロジェクター、あるいは図６に示すリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションに搭載され、画像のシステム制御が行われる。
【００４０】
投射する画像フレーム情報の明暗レベルを、フレーム毎に光学エンジンの画像処理部が演算処理を行い絞り量を決定し、ＳＥＲＶＯ回路からボイスコイル４に電流を供給し、アーム３が傾くとともにアパーチャ１がプロジェクションレンズユニット１３の中を通る光路１６に飛び込み、前述で決定された絞り量に応じて投射光量を絞り、画像のコントラスト比を増加させる動作を行う。
【００４１】
ランプ光源１４が発する光量を一定にして、画像フレームと同期した周期で機械的にアパーチャを光路１６に飛び込ませてダイナミックに光量を変動させることによって、表示画像の明暗をより一層強調させ、特に中間スケールの色合いの深みを増加させる効果が得られる。
【００４２】
図１０は、上述したアパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクターである。１３は光源から出射された光を通過させるレンズユニット、１４は光を出射する光源、１５は光源から出射された光を反射する画像素子、１６は光路である。
【００４３】
光源１４から出射された光は画像素子１５で反射される。画像素子１５は、例えばマイクロミラーを多数備えた素子や、液晶タイプの反射素子である。マイクロミラーの場合には信号制御回路から入力された信号に基づいてミラーをオンオフすることにより一画素毎に光を出力し、液晶タイプの場合にはその透過率を変化させて光を出力し、それぞれ所望の映像を生成することが可能である。
【００４４】
画像素子１５から出力された光はレンズユニット１３に入光し、レンズユニット１３内の光路にアパーチャを挿入可能な位置にアパーチャ駆動装置が設置されている。レンズユニット１３は、光源からの光を入光するレンズ、これを通過した光を出光する別のレンズ等を備えている。
【００４５】
アパーチャ駆動装置はアパーチャを開閉することにより光路の光量を調整することで、映像のコントラストを良好に調整することができる。アパーチャ駆動装置は映像信号のフレーム毎に通過する光量が所望の量になるようにアパーチャを所定量回転させ、所望の光量を得られるように光路中にアパーチャを挿入して通過する光量を制限するように動作する。これにより、フレーム毎に好適なコントラストの映像を出力することが可能になる。
【００４６】
なお、ここでは光を反射する画像素子１５を用いる例を示したが、これに限られず、反射型以外の装置に対しても適用することも可能である。
【実施例２】
【００４７】
図３は、本発明の実施例２に係るアパーチャ駆動装置の正面透視図を示した図であり、前述の実施例１と相違する点は、２本のばね２３ａおよび２３ｂを回転軸を境とした両側の範囲に、各々１本ずつ、ばねを配置した一例を示している。
【００４８】
この例では、ばねが一箇所に集中して配置されず分散して配置されることになるため、実施例１と比較して作業スペースを広く取ることが可能であり、生産性の向上を図ることができる。また、スペースの効率利用の観点からも有利である。
【００４９】
以上説明した各実施例に記載した発明によれば、前述のように２本の導電性のばねで、ボイスコイルの回転端と駆動装置外板上に保持されたＩ／Ｏ固定端との導通を図ることにより、回転端と固定端の
両端のモーメントの差を吸収し、機械的かつ電気的に接続部の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５０】
また、フレキシブル基板と渦巻きばねを、簡単な形状の導電性のばねに変えることによりアパーチャ駆動装置の部品コストを低減し、組立て性を容易にすることが可能となる。
【００５１】
また、簡単で確実な機械的構造により、アパーチャ駆動装置への信号未入力時に、プロジェクションレンズユニット内に位置するアパーチャを完全に開かせ、セーフティゾーンに復帰させることが可能となる。
【００５２】
また、低コストで信頼性の高いアパーチャ駆動装置を搭載し、プロジェクション表示装置のコントラスト比を増加させ、中間スケールの色合いの深みを増加させることが可能な、プロジェクションレンズユニットの供給が可能となる。
【００５３】
さらに、低コストで信頼性の高いアパーチャ駆動装置を搭載し、プロジェクション表示装置のコントラスト比を増加させ、中間スケールの色合いの深みを増加させることが可能な、フロントプロジェクター及びリアプロジェクションＴＶ等のアプリケーションの供給が可能となる。
【００５４】
なお、本発明は上述した各実施例の構成に限られず、これ以外の構成であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係るアパーチャ駆動装置の正面図である。
【図２】アパーチャ駆動装置の正面透視図である。
【図３】本発明の実施例２に係るアパーチャ駆動装置の正面透視図である。
【図４】アパーチャ駆動装置を搭載した、プロジェクションレンズユニットの断面図である。
【図５】アパーチャ駆動装置を搭載した、フロントプロジェクターの外観図である。
【図６】アパーチャ駆動装置を搭載した、リアプロジェクションＴＶの外観図である。
【図７】従来のアパーチャ駆動装置の正面図である。
【図８】従来のアパーチャ駆動装置の正面透視図である。
【図９】従来のアパーチャ駆動装置の上面図である。
【図１０】アパーチャ駆動装置を搭載したプロジェクターのブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…アパーチャ、２…ピボット、３…アーム、４…ボイスコイル、５…フレキシブル基板、６…Ｉ／Ｏコネクタ、７…渦巻きばね、８…ガイドピン、９…永久磁石、１０…ヨーク、１１…センサ、１２…接着剤、１３…プロジェクションレンズユニット、１４…ランプ光源、１５…画像素子、１６…光路、２０…回転端側端子、２１…外板、２２…固定端側端子、２３…導電性のばね。
【図１】
2007033952.tif 000003
【図２】
2007033952.tif 000004
【図３】
2007033952.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007033952.tif 000009
【図８】
2007033952.tif 000010
【図９】
2007033952.tif 000011
【図１０】
2007033952.tif 000012